RU2355953C2 - Method and device to obtain heat energy from electric energy - Google Patents
Method and device to obtain heat energy from electric energy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2355953C2 RU2355953C2 RU2006142207/06A RU2006142207A RU2355953C2 RU 2355953 C2 RU2355953 C2 RU 2355953C2 RU 2006142207/06 A RU2006142207/06 A RU 2006142207/06A RU 2006142207 A RU2006142207 A RU 2006142207A RU 2355953 C2 RU2355953 C2 RU 2355953C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- groups
- housing
- heating
- group
- Prior art date
Links
Landscapes
- Discharge Heating (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к прямому преобразованию электрической энергии в тепловую, и может найти применение в системах тепловодоснабжения и отопления.The invention relates to electrical engineering, in particular to the direct conversion of electrical energy into heat, and can find application in heat supply and heating systems.
Известны из патента РФ №2189541, класс F24H 1/20, 2002 способ и устройство преобразования электрической энергии в тепловую. В соответствии со способом холодную воду подают в корпус электронагревательной установки, где нагревают, и затем отводят в теплообменник, где вода охлаждается и вновь поступает на нагрев. Электронагревательная установка, в которой осуществляют нагрев воды, содержит полый корпус с патрубками подвода и отвода жидкости, соответственно подсоединяемые к циркуляционной системе. Корпус выполняет функцию нулевого электрода. Внутри корпуса, соосно ему, установлен фазный электрод. Между корпусом и фазным электродом установлен промежуточный электрод, разделенный посредством теплоизоляторов на отдельные секции.Known from the patent of the Russian Federation No. 2189541, class F24H 1/20, 2002 method and device for converting electrical energy into heat. In accordance with the method, cold water is fed into the casing of an electric heating installation, where it is heated, and then taken to a heat exchanger, where the water is cooled and re-fed to the heating. The electric heating installation, in which the water is heated, comprises a hollow body with nozzles for supplying and discharging liquid, respectively connected to the circulation system. The housing functions as a zero electrode. Inside the housing, coaxially to it, a phase electrode is installed. An intermediate electrode is installed between the housing and the phase electrode, which is divided into separate sections by means of heat insulators.
К недостаткам известного изобретения относятся сложная конструкция промежуточного электрода, представляющего собой по сути позистор с несколькими слоями, включающими в свой состав титанат бария и химически осажденный никель, и соответственно усложненная схема регулирования температуры нагрева жидкости.The disadvantages of the known invention include the complex design of the intermediate electrode, which is essentially a posistor with several layers, including barium titanate and chemically deposited nickel, and a correspondingly complicated scheme for controlling the temperature of heating the liquid.
Известно из патента РФ №2151967, F24H, 1/20, 2000 изобретение, относящееся к области энергетики, которое может быть использовано в системах отопления зданий. Согласно изобретению жидкость нагревают в корпусе электродного нагревателя, между соосно установленными в корпусе фазным и нулевым электродами, в зазоре между которыми находится электроизоляционный материал, выполненный в виде пружины, один конец которой закреплен неподвижно, а второй снабжен приводом. Такое выполнение позволяет регулровать мощность нагревателя путем сжатия и растяжения пружины.It is known from the patent of the Russian Federation No. 2151967, F24H, 1/20, 2000, the invention related to the field of energy, which can be used in heating systems of buildings. According to the invention, the liquid is heated in the housing of the electrode heater, between the phase and zero electrodes coaxially mounted in the housing, in the gap between which is an insulating material made in the form of a spring, one end of which is fixedly mounted, and the other is provided with a drive. This embodiment allows you to adjust the power of the heater by compressing and stretching the spring.
К недостаткам данного изобретения относятся ограниченные возможности по регулированию мощности установки, обусловленные небольшой разницей между максимальной и минимальной величиной межвиткового пространства используемой пружины. Кроме того, наличие специального привода для растяжения пружины усложняет конструкцию нагревателя.The disadvantages of this invention include the limited ability to control the power of the installation, due to the small difference between the maximum and minimum values of the inter-turn space of the used spring. In addition, the presence of a special drive for stretching the spring complicates the design of the heater.
Известно из патента РФ №2156410, класс F24H 1/20, 2000 изобретение, относящееся к тепловой энергетике и предназначенное для преобразования электрической энергии в тепловую.It is known from the patent of the Russian Federation No. 2156410, class F24H 1/20, 2000, the invention relating to thermal energy and intended for converting electrical energy into thermal energy.
Данное изобретение принято в качестве ближайшего аналога.This invention is accepted as the closest analogue.
В этом изобретении нагрев жидкости осуществляется подачей напряжения на фазные электроды, образующие с пассивными электродами кольцевые камеры, через которые проходит жидкость. Циркуляция жидкости идет по двум каналам, один из которых снабжен регулирующим клапаном. Нагреватель содержит группу, составляющую три пары соосно установленных между собой фазных и пассивных электродов.In this invention, the heating of the liquid is carried out by applying voltage to the phase electrodes, forming with the passive electrodes the annular chambers through which the liquid passes. The fluid is circulated through two channels, one of which is equipped with a control valve. The heater contains a group comprising three pairs of phase and passive electrodes coaxially mounted between themselves.
К недостаткам данного изобретения относятся наличие двух каналов циркуляции жидкости, что усложняет процесс регулирования мощности и температуры нагрева, саму конструкцию нагревателя, поскольку наличие второго канала обусловливает введение в состав дополнительных узлов и элементов.The disadvantages of this invention include the presence of two channels of fluid circulation, which complicates the process of regulating the power and heating temperature, the design of the heater itself, since the presence of the second channel determines the introduction of additional components and elements.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка экономичного способа преобразования электрической энергии в тепловую, а также простой по конструкции и управлению и компактной по габаритам установки для реализации разработанного способа, позволяющей осуществлять регулировку мощности и температуры нагрева жидкости в широком диапазоне.The technical problem to which the claimed invention is directed is to develop an economical method for converting electric energy into heat, as well as a simple in design and control and compact in size installation to implement the developed method, which allows adjusting the power and temperature of heating the liquid in a wide range.
В этом же заключается и технический результат, для достижения которого предназначено данное изобретение. Достижение указанного результата обеспечивается следующим образом.This is also the technical result for which this invention is intended. The achievement of this result is ensured as follows.
Предложен способ получения тепловой энергии из электрической, заключающийся в подаче холодной воды в корпус электродной нагревательной установки, ее нагреве и отводе подогретой воды в теплообменник. В корпусе создают низкотемпературную плазму, поддерживают ее горение, при этом температуру горения задают и поддерживают посредством подключения к сети в различной последовательности и различном сочетании групп электродов, равномерно распределенных по высоте корпуса установки, при этом в каждую упомянутую группу входит, по меньшей мере, четыре электрода, а самих установленных в корпусе таких групп, по меньшей мере, пять, причем упомянутые последовательность и сочетание подключаемых к сети групп электродов определяются величиной электрической проводимости воды, которую замеряют перед ее подачей в корпус установки, а также необходимой величиной температуры нагрева водного электролита.A method for producing thermal energy from electric energy is proposed, which consists in supplying cold water to the housing of an electrode heating installation, heating it, and removing heated water to a heat exchanger. A low-temperature plasma is created in the casing, its combustion is maintained, while the combustion temperature is set and maintained by connecting to the network in a different sequence and in a different combination of groups of electrodes uniformly distributed over the height of the installation casing, at least four of these groups are included the electrode, and there are at least five such groups themselves installed in the housing, and the aforementioned sequence and combination of electrode groups connected to the network are determined by the magnitude of the water conductivity, which is measured before it is fed into the unit body, as well as the required value of the heating temperature of the aqueous electrolyte.
Разработанный способ реализуется с помощью устройства для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненного в виде электродной нагревательной установки, содержащей корпус, снабженный подводящим патрубком, группу размещенных в корпусе электродов, при этом в корпусе установлено, по меньшей мере, пять групп электродов, в каждую из которых входит, по меньшей мере, по четыре электрода, при этом как группы электродов, так и электроды в каждой группе разнесены по высоте корпуса и равномерно расположены по всему его объему в горизонтальных плоскостях, при этом электроды каждой группы установлены со смещением в радиальном направлении, при котором концы электродов первой (нижней) группы наиболее удалены от оси корпуса, а концы электродов последующих групп установлены с постепенным приближением к этой оси.The developed method is implemented using a device for converting electrical energy into thermal energy, made in the form of an electrode heating installation, comprising a housing equipped with a supply pipe, a group of electrodes placed in the housing, and at least five groups of electrodes are installed in the housing, in each of which includes at least four electrodes, while both groups of electrodes and electrodes in each group are spaced along the height of the casing and are uniformly located throughout its volume in the horizontal cial planes, the electrodes of each group are set with an offset in the radial direction, wherein the ends of the electrodes of the first (bottom) of the group farthest from the axis of the housing, and the ends of subsequent groups of electrodes installed with a gradual approach to this axis.
При этом каждый электрод может быть заключен в фарфоровую изолирующую оболочку, корпус верхней и нижней частями посредством магистралей связан с теплообменником, а магистрали, связывающие корпус с теплообменником, установлены наклонно, при этом угол наклона каждой магистрали к горизонту составляет пять градусов.In this case, each electrode can be enclosed in a porcelain insulating shell, the upper and lower parts of the housing are connected via heat pipes to the heat exchanger, and the lines connecting the housing to the heat exchanger are installed obliquely, while the angle of inclination of each highway to the horizon is five degrees.
Принципиальная схема разработанной электродной нагревательной установки для реализации способа преобразования электрической энергии в тепловую представлена на чертеже.A schematic diagram of the developed electrode heating installation for implementing the method of converting electrical energy into heat is presented in the drawing.
Согласно изобретению установка содержит корпус 1, имеющий предпочтительно цилиндрическую форму, патрубок 2 подвода воды, сообщающийся с источником воды (емкость или водопроводная сеть). В корпусе размещены фазные электроды 3, каждый из которых заключен в фарфоровую изолирующую оболочку 4. Указанные электроды сгруппированы между собой, по меньшей мере, в пять групп. В каждую группу входит, по меньшей мере, четыре электрода. Как группы электродов, так и сами электроды в каждой группе разнесены по высоте корпуса и равномерно распределены по всему его объему в горизонтальных плоскостях. При этом электроды каждой группы установлены со смещением в радиальном направлении, при котором концы электродов первой (нижней) группы наиболее удалены от оси корпуса, а концы электродов последующих групп установлены с постепенным приближением к этой оси. Электроды, устанавливаемые в корпусе, представляют собой выполненные из вольфрама стержни, при этом корпус своими верхней и нижней частями посредством наклонно размещенных магистралей 5 и 6 сообщается с теплообменником 7, образуя отопительный контур, по которому циркулирует водный электролит. Угол наклона каждой магистрали к горизонту составляет 5 градусов. На корпусе нагревателя закреплен токоввод 8 для подключения нулевого провода заземления, электроды также снабжены токовводами для подключения фазового провода. Корпус может быть сделан из любого металла.According to the invention, the installation comprises a housing 1, preferably having a cylindrical shape, a water supply pipe 2 in communication with a water source (tank or water supply network). Phase electrodes 3 are placed in the housing, each of which is enclosed in a porcelain insulating sheath 4. These electrodes are grouped together by at least five groups. Each group includes at least four electrodes. Both groups of electrodes and the electrodes themselves in each group are spaced along the height of the casing and are evenly distributed throughout its volume in horizontal planes. In this case, the electrodes of each group are installed with a shift in the radial direction, at which the ends of the electrodes of the first (lower) group are most remote from the axis of the housing, and the ends of the electrodes of the subsequent groups are installed with a gradual approximation to this axis. The electrodes installed in the casing are rods made of tungsten, while the casing communicates with the upper and lower parts of the casing through the oblique pipes 5 and 6 with the heat exchanger 7, forming a heating circuit through which the aqueous electrolyte circulates. The angle of each highway to the horizon is 5 degrees. A current lead 8 for connecting a neutral ground wire is fixed to the heater body, the electrodes are also equipped with current leads for connecting a phase wire. The case can be made of any metal.
Электродная нагревательная установка, реализуя способ преобразования электрической энергии в тепловую, работает следующим образом.The electrode heating installation, implementing the method of converting electrical energy into heat, works as follows.
В корпус электродной нагревательной установки подается вода. Перед подачей воды в корпус замеряется ее электрическая проводимость. В зависимости от полученной величины электрической проводимости устанавливают режим работы установки, позволяющий получить необходимую температуру нагрева воды для отопительного контура, которая может изменяться от 60 до 90°С. При необходимой температуре 60°С включается нижняя группа электродов, состоящая, по меньшей мере, из четырех вольфрамовых стержней. При необходимости повысить температуру до 90° подключаются остальные, такие же по количественному составу, группы электродов. Установка с помощью размещенных в корпусе электродных групп обеспечивает режимы работы при различных сочетаниях включения указанных групп, позволяя получать при этом требуемую температуру нагрева, которая обеспечивается и поддерживается горением плазмоида, возникающего на каждом электроде при подаче на них питающего напряжения от коммунальной сети.Water is supplied to the housing of the electrode heating installation. Before water is supplied to the housing, its electrical conductivity is measured. Depending on the obtained value of electrical conductivity, the operation mode of the installation is established, which allows to obtain the required water heating temperature for the heating circuit, which can vary from 60 to 90 ° C. At the required temperature of 60 ° C, the lower group of electrodes is turned on, consisting of at least four tungsten rods. If it is necessary to increase the temperature to 90 °, the remaining groups of electrodes of the same quantitative composition are connected. The installation, using the electrode groups located in the housing, provides operating modes for various combinations of switching on the indicated groups, making it possible to obtain the required heating temperature, which is ensured and supported by the burning of the plasmoid that occurs on each electrode when a voltage is supplied to them from the communal network.
При нагреве, в результате плазменно-электрохимического воздействия на воду, происходит кластерное разрушение строения жидкой воды и достигается повышенный коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую. В процессе циркуляции и захвата подпитывающей воды вода в системе, пройдя теплообменник, успевает восстановить свое кластерное строение, и тепловой цикл повторяется.When heated, as a result of a plasma-electrochemical effect on water, a cluster destruction of the structure of liquid water occurs and an increased coefficient of conversion of electrical energy into heat is achieved. In the process of circulation and capture of feed water, the water in the system, having passed the heat exchanger, manages to restore its cluster structure, and the heat cycle repeats.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006142207/06A RU2355953C2 (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Method and device to obtain heat energy from electric energy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006142207/06A RU2355953C2 (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Method and device to obtain heat energy from electric energy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006142207A RU2006142207A (en) | 2008-06-10 |
RU2355953C2 true RU2355953C2 (en) | 2009-05-20 |
Family
ID=39581028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006142207/06A RU2355953C2 (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Method and device to obtain heat energy from electric energy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2355953C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011152750A1 (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-08 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аб" | Heat-generating eletrode and method for manufacturing same |
RU2557141C1 (en) * | 2014-07-10 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО АГАУ) | Method and device for heat energy generation from electric energy |
-
2006
- 2006-11-30 RU RU2006142207/06A patent/RU2355953C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011152750A1 (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-08 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аб" | Heat-generating eletrode and method for manufacturing same |
RU2557141C1 (en) * | 2014-07-10 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО АГАУ) | Method and device for heat energy generation from electric energy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006142207A (en) | 2008-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101208565B (en) | Method of heat fluid, heat generator, application thereof and corresponding heat device | |
US11920484B2 (en) | Energy storage device and method for storing energy | |
RU2355953C2 (en) | Method and device to obtain heat energy from electric energy | |
US20190219339A1 (en) | Heat Storing and Heat Transfer Systems | |
CN105444599A (en) | Electrode type molten salt heater | |
CN112996154A (en) | Electrode and resistance hybrid electric heating tube, heater and application thereof | |
US3946197A (en) | Electrode water heating boiler | |
CN113776038A (en) | Ultralow-consumption electromagnetic induction evaporation industrial steam system | |
GB2164732A (en) | Heating water | |
RU2557141C1 (en) | Method and device for heat energy generation from electric energy | |
CN101245948A (en) | Main body device of instant electric water heater | |
CN204099061U (en) | Gas turbine nozzle electric heater | |
RU2350836C2 (en) | Method and device for obtaining water vapour from water | |
US1383107A (en) | Generation and distribution of heat | |
NO20190653A1 (en) | An electrode boiler | |
CN108692455A (en) | A kind of high-field electrode hot water boiler system | |
RU2096930C1 (en) | Flow liquid electric heater | |
CN107923657A (en) | Solar heat collection device | |
KR100946915B1 (en) | Activated carbon fiber heater | |
RU45015U1 (en) | ELECTRODE WATER HEATER | |
AU2013101478A4 (en) | Improved Methods of Heating Fluids | |
US20200018521A1 (en) | Field Conversion Electric Water Heater | |
RU13083U1 (en) | ELECTRIC WATER HEATER (ITS OPTIONS) | |
CN201184679Y (en) | Main body apparatus for instant-heating electric water heater | |
RU2095945C1 (en) | Electrode heater of liquids |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101201 |